掃一掃
關注中圖網
官方微博
本類五星書更多>
-
>
公路車寶典(ZINN的公路車維修與保養秘籍)
-
>
晶體管電路設計(下)
-
>
基于個性化設計策略的智能交通系統關鍵技術
-
>
花樣百出:貴州少數民族圖案填色
-
>
山東教育出版社有限公司技術轉移與技術創新歷史叢書中國高等技術教育的蘇化(1949—1961)以北京地區為中心
-
>
鐵路機車概要.交流傳動內燃.電力機車
-
>
利維坦的道德困境:早期現代政治哲學的問題與脈絡
工程結構可靠度--理論方法及其應用(精)/工程結構可靠度理論與應用學術叢書 版權信息
- ISBN：9787030726278
- 條形碼：9787030726278 ; 978-7-03-072627-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
工程結構可靠度--理論方法及其應用(精)/工程結構可靠度理論與應用學術叢書 內容簡介
本書分為上、下兩篇，共16章。上篇8章主要介紹了結構可靠度的基本理論與分析計算方法，下篇8章著重探討了可靠度理論在實際工程中的應用。內容主要為：可掌度理論發展概述及基本概念、不確定性分析方法、可靠度計算方法、可靠度數值模擬方法、結構體系的可靠度、結構時變可靠度、基于可靠度的荷載組合、可靠度理論在規范中的應用、海洋平臺結構可靠度、海洋結構物疲勞可靠度、橋梁結構可靠度、臨時性結構可靠度、水工結構可靠度、邊坡結構可靠度、施工期的人為影響分析和混凝土結構耐久性的路徑概率模型。 本書可以作為高等院校土木、水利、公路、鐵道、港口、船舶與海洋工程等專業的研究生和高年級本科生的教學參考書，也可以供從事民用與工業建筑、市政設施、橋梁、道路（公路與鐵道）、港口和海洋工程領域研究、設計等方面的工程技術人員參考。
工程結構可靠度--理論方法及其應用(精)/工程結構可靠度理論與應用學術叢書 目錄
目錄
前言
符號列表
第1章 緒論 1
1.1 結構可靠度理論發展概述 4
1.1.1 可靠度計算方法 4
1.1.2 體系可靠度分析方法 8
1.1.3 荷載與荷載組合方法 8
1.1.4 工程應用 11
1.2 基本概念 12
1.3 本書內容安排 14
參考文獻 16
第2章 不確定性分析方法 23
2.1 不確定性分類 25
2.2 概率論分析方法 27
2.3 模糊數學分析方法 27
2.4 灰色理論分析方法 29
2.5 相對信息熵分析方法 31
2.6 人工智能分析方法 32
2.6.1 神經網絡 32
2.6.2 支持向量機 34
參考文獻 38
第3章 可靠度計算方法 41
3.1 一次二階矩方法 45
3.2 二次二階矩方法 51
3.3 隨機變量不服從正態分布的可靠度計算 61
3.4 響應面方法 65
參考文獻 67
第4章 可靠度數值模擬方法 69
4.1 Monte Carlo法 71
4.1.1 隨機數的產生 73
4.1.2 隨機數序列的檢驗 74
4.1.3 非均勻隨機數的產生 74
4.2 方差縮減技術 75
4.2.1 對偶抽樣技巧 75
4.2.2 條件期望抽樣技巧 75
4.2.3 重要抽樣技巧 76
4.2.4 分層抽樣技巧 77
4.2.5 控制變數法 79
4.2.6 相關抽樣法 79
4.3 復合重要抽樣法 80
4.4 V空間的重要抽樣法 85
4.4.1 V空間 85
4.4.2 重要抽樣區域 87
4.4.3 重要抽樣函數 89
4.4.4 模擬過程 89
4.4.5 評價 90
4.5 SVM重要抽樣法 90
參考文獻 91
第5章 結構體系的可靠度 93
5.1 結構體系失效模式 95
5.1.1 結構體系模型 95
5.1.2 解決方法 98
5.1.3 結構體系失效的理想化 100
5.1.4 結構體系失效的實用化分析 103
5.2 體系可靠度計算方法 104
5.2.1 體系可靠度邊界 104
5.2.2 隱式極限狀態——響應曲面 110
5.2.3 復雜結構系統 112
5.2.4 物理綜合法 117
參考文獻 117
第6章 結構時變可靠度 121
6.1 時間積分方法 125
6.1.1 基本概念 125
6.1.2 非時變可靠度轉化法 127
6.2 離散化方法 128
6.2.1 離散事件數量已知 128
6.2.2 離散事件數量未知 129
6.2.3 重現期 130
6.2.4 風險函數 131
6.3 時變可靠度的計算 133
6.3.1 引言 133
6.3.2 非條件失效概率的抽樣方法 133
6.3.3 一次二階矩方法 135
6.4 結構動力分析 136
6.4.1 結構動力的隨機性 136
6.4.2 平穩隨機過程的若干問題 136
6.4.3 隨機響應譜 138
6.5 疲勞分析 139
6.5.1 一般公式 139
6.5.2 S-N模型 139
6.5.3 斷裂力學模型 140
參考文獻 141
第7章 基于可靠度的荷載組合 143
7.1 荷載組合 145
7.1.1 一般形式 145
7.1.2 離散隨機過程 147
7.1.3 簡化方法 149
7.2 荷載組合系數 152
7.3 結構設計分項系數計算 160
7.3.1 結構設計分項系數表達式 160
7.3.2 結構設計分項系數確定原則 161
7.3.3 荷載-抗力分項系數確定方法 162
7.4 荷載組合系數及設計表達式確定 164
7.4.1 采用組合值系數的設計表達式 164
7.4.2 海洋工程荷載組合系數確定方法 167
參考文獻 169
第8章 可靠度理論在規范中的應用 173
8.1 結構設計規范的要求 176
8.1.1 結構設計要求 176
8.1.2 作用的分類 177
8.1.3 目標可靠度 177
8.1.4 結構設計的極限狀態 179
8.2 設計規范中結構可靠度的表達方式 180
8.2.1 分項系數設計表達式 180
8.2.2 承載能力極限狀態設計表達式 181
8.2.3 正常使用極限狀態設計表達式 183
8.2.4 耐久性極限狀態設計表達式 183
參考文獻 184
第9章 海洋平臺結構可靠度 187
9.1 海洋固定式平臺可靠度 189
9.1.1 概述 189
9.1.2 計算模型及單樁承載力 190
9.1.3 單樁承載力的概率分析 193
9.1.4 海洋平臺結構體系承載能力及可靠度 196
9.2 海洋半潛式平臺可靠度 200
9.2.1 概述 200
9.2.2 不確定性分析 201
9.2.3 體系可靠度評估 202
參考文獻 206
第10章 海洋結構物疲勞可靠度 209
10.1 海底管道疲勞可靠度 211
10.1.1 引言 211
10.1.2 分析流程 212
10.1.3 有限元模型 212
10.1.4 隨機升舉力模型 213
10.1.5 結構模態分析 214
10.1.6 懸跨管道隨機振動響應 215
10.1.7 懸跨管道隨機疲勞壽命和疲勞可靠度分析 217
10.1.8 懸跨管道隨機振動影響因素敏感性分析 219
10.2 導管架平臺疲勞可靠性 223
10.2.1 疲勞荷載的概率模型 223
10.2.2 疲勞壽命評估 227
10.3 深水半潛式平臺結構的疲勞可靠性 230
10.3.1 疲勞可靠性分析流程 230
10.3.2 平臺關鍵節點的疲勞可靠性分析 230
10.3.3 疲勞參數敏感性分析 237
參考文獻 240
第11章 橋梁結構可靠度 243
11.1 拱橋的可靠度 245
11.1.1 橋梁概況 245
11.1.2 計算模型 246
11.1.3 構件可靠度分析 248
11.1.4 體系可靠度計算 253
11.2 橋梁的目標可靠度與可靠度標定 255
11.2.1 基本問題 255
11.2.2 規范比較 256
11.2.3 參數分析 257
11.2.4 標定目標可靠度 258
11.2.5 工況及參數 259
11.2.6 荷載效應比 259
11.2.7 可靠度標定流程 260
11.2.8 可靠度標定計算結果 261
參考文獻 263
第12章 臨時性結構可靠度 265
12.1 施工期臨時性結構 267
12.1.1 施工期結構形狀 267
12.1.2 主要失效模式 268
12.2 荷載和抗力概率模型 270
12.2.1 荷載概率模型 270
12.2.2 抗力概率模型 271
12.3 體系可靠度分析 275
12.3.1 體系可靠度分析方法 275
12.3.2 算例分析 275
12.3.3 討論與結果分析 278
12.4 模板支架施工風險評估 278
12.4.1 施工風險評估系統的建立 278
12.4.2 指標的權重 280
12.4.3 專家評分結果及風險評估等級 280
12.4.4 扣件式鋼管支模架評估 282
12.4.5 討論與分析 285
參考文獻 285
第13章 水工結構可靠度 287
13.1 渡槽結構可靠度 289
13.1.1 基本情況 289
13.1.2 渡槽三維有限元模型 291
13.1.3 抗裂可靠度 292
13.1.4 撓度可靠度 297
13.1.5 討論與結論 298
13.2 海塘結構可靠度 299
13.2.1 基本情況 299
13.2.2 基本方法 299
13.2.3 案例分析 302
13.2.4 討論與結論 304
參考文獻 305
第14章 邊坡結構可靠度 307
14.1 土性參數隨機場 309
14.2 土性參數的空間相關性模型 310
14.3 滑動面上隨機場局部平均計算模型 311
14.3.1 二維滑弧的平面問題 312
14.3.2 三維滑面的空間問題 314
14.4 邊坡穩定極限狀態方程 316
14.4.1 二維極限狀態方程 316
14.4.2 三維極限狀態方程 317
14.5 基于隨機場局部平均的可靠度模型 318
14.6 土性參數相關性對可靠度的影響 319
14.6.1 單一材料邊坡算例 319
14.6.2 多層材料邊坡算例 320
14.6.3 算例結果分析 321
14.7 算例 322
14.7.1 單層土坡算例 322
14.7.2 南水北調中線某渠道邊坡算例 322
參考文獻 324
第15章 施工期的人為影響分析 325
15.1 人為影響的可靠性分析 327
15.1.1 無人為影響的參數 327
15.1.2 施工中存在的人為錯誤影響 328
15.1.3 人為錯誤率與人為錯誤影響程度及其分布 328
15.1.4 施工中人為錯誤的模擬 330
15.2 算例 335
15.3 討論與結論 338
參考文獻 338
第16章 混凝土結構耐久性的路徑概率模型 339
16.1 路徑概率模型 341
16.2 多重路徑概率模型 342
16.2.1 基本概念 342
16.2.2 氯鹽侵蝕下的概率預測模型 344
16.2.3 混凝土碳化概率預測模型 344
16.2.4 碳化和氯離子共同作用下的概率預測模型 346
16.2.5 鋼筋銹蝕擴展 347
16.2.6 保護層開裂和裂縫寬度確定 348
16.2.7 銹蝕混凝土構件承載力 348
16.3 任意點的路徑概率模型 349
16.4 工程實例 351
16.4.1 氯鹽環境下的鋼筋銹蝕 351
16.4.2 碳化和氯鹽侵蝕共同作用下的鋼筋銹蝕 354
參考文獻 357
名詞索引 359
CONTENTS
Preface
List of Notation
Chapter 1 Introduction 1
1.1 An overview of the development of structural reliability theory 4
1.1.1 Reliability calculation method 4
1.1.2 Reliability analysis method of structural systems 8
1.1.3 Load and loads combination method 8
1.1.4 Engineering application
前言
符號列表
第1章 緒論 1
1.1 結構可靠度理論發展概述 4
1.1.1 可靠度計算方法 4
1.1.2 體系可靠度分析方法 8
1.1.3 荷載與荷載組合方法 8
1.1.4 工程應用 11
1.2 基本概念 12
1.3 本書內容安排 14
參考文獻 16
第2章 不確定性分析方法 23
2.1 不確定性分類 25
2.2 概率論分析方法 27
2.3 模糊數學分析方法 27
2.4 灰色理論分析方法 29
2.5 相對信息熵分析方法 31
2.6 人工智能分析方法 32
2.6.1 神經網絡 32
2.6.2 支持向量機 34
參考文獻 38
第3章 可靠度計算方法 41
3.1 一次二階矩方法 45
3.2 二次二階矩方法 51
3.3 隨機變量不服從正態分布的可靠度計算 61
3.4 響應面方法 65
參考文獻 67
第4章 可靠度數值模擬方法 69
4.1 Monte Carlo法 71
4.1.1 隨機數的產生 73
4.1.2 隨機數序列的檢驗 74
4.1.3 非均勻隨機數的產生 74
4.2 方差縮減技術 75
4.2.1 對偶抽樣技巧 75
4.2.2 條件期望抽樣技巧 75
4.2.3 重要抽樣技巧 76
4.2.4 分層抽樣技巧 77
4.2.5 控制變數法 79
4.2.6 相關抽樣法 79
4.3 復合重要抽樣法 80
4.4 V空間的重要抽樣法 85
4.4.1 V空間 85
4.4.2 重要抽樣區域 87
4.4.3 重要抽樣函數 89
4.4.4 模擬過程 89
4.4.5 評價 90
4.5 SVM重要抽樣法 90
參考文獻 91
第5章 結構體系的可靠度 93
5.1 結構體系失效模式 95
5.1.1 結構體系模型 95
5.1.2 解決方法 98
5.1.3 結構體系失效的理想化 100
5.1.4 結構體系失效的實用化分析 103
5.2 體系可靠度計算方法 104
5.2.1 體系可靠度邊界 104
5.2.2 隱式極限狀態——響應曲面 110
5.2.3 復雜結構系統 112
5.2.4 物理綜合法 117
參考文獻 117
第6章 結構時變可靠度 121
6.1 時間積分方法 125
6.1.1 基本概念 125
6.1.2 非時變可靠度轉化法 127
6.2 離散化方法 128
6.2.1 離散事件數量已知 128
6.2.2 離散事件數量未知 129
6.2.3 重現期 130
6.2.4 風險函數 131
6.3 時變可靠度的計算 133
6.3.1 引言 133
6.3.2 非條件失效概率的抽樣方法 133
6.3.3 一次二階矩方法 135
6.4 結構動力分析 136
6.4.1 結構動力的隨機性 136
6.4.2 平穩隨機過程的若干問題 136
6.4.3 隨機響應譜 138
6.5 疲勞分析 139
6.5.1 一般公式 139
6.5.2 S-N模型 139
6.5.3 斷裂力學模型 140
參考文獻 141
第7章 基于可靠度的荷載組合 143
7.1 荷載組合 145
7.1.1 一般形式 145
7.1.2 離散隨機過程 147
7.1.3 簡化方法 149
7.2 荷載組合系數 152
7.3 結構設計分項系數計算 160
7.3.1 結構設計分項系數表達式 160
7.3.2 結構設計分項系數確定原則 161
7.3.3 荷載-抗力分項系數確定方法 162
7.4 荷載組合系數及設計表達式確定 164
7.4.1 采用組合值系數的設計表達式 164
7.4.2 海洋工程荷載組合系數確定方法 167
參考文獻 169
第8章 可靠度理論在規范中的應用 173
8.1 結構設計規范的要求 176
8.1.1 結構設計要求 176
8.1.2 作用的分類 177
8.1.3 目標可靠度 177
8.1.4 結構設計的極限狀態 179
8.2 設計規范中結構可靠度的表達方式 180
8.2.1 分項系數設計表達式 180
8.2.2 承載能力極限狀態設計表達式 181
8.2.3 正常使用極限狀態設計表達式 183
8.2.4 耐久性極限狀態設計表達式 183
參考文獻 184
第9章 海洋平臺結構可靠度 187
9.1 海洋固定式平臺可靠度 189
9.1.1 概述 189
9.1.2 計算模型及單樁承載力 190
9.1.3 單樁承載力的概率分析 193
9.1.4 海洋平臺結構體系承載能力及可靠度 196
9.2 海洋半潛式平臺可靠度 200
9.2.1 概述 200
9.2.2 不確定性分析 201
9.2.3 體系可靠度評估 202
參考文獻 206
第10章 海洋結構物疲勞可靠度 209
10.1 海底管道疲勞可靠度 211
10.1.1 引言 211
10.1.2 分析流程 212
10.1.3 有限元模型 212
10.1.4 隨機升舉力模型 213
10.1.5 結構模態分析 214
10.1.6 懸跨管道隨機振動響應 215
10.1.7 懸跨管道隨機疲勞壽命和疲勞可靠度分析 217
10.1.8 懸跨管道隨機振動影響因素敏感性分析 219
10.2 導管架平臺疲勞可靠性 223
10.2.1 疲勞荷載的概率模型 223
10.2.2 疲勞壽命評估 227
10.3 深水半潛式平臺結構的疲勞可靠性 230
10.3.1 疲勞可靠性分析流程 230
10.3.2 平臺關鍵節點的疲勞可靠性分析 230
10.3.3 疲勞參數敏感性分析 237
參考文獻 240
第11章 橋梁結構可靠度 243
11.1 拱橋的可靠度 245
11.1.1 橋梁概況 245
11.1.2 計算模型 246
11.1.3 構件可靠度分析 248
11.1.4 體系可靠度計算 253
11.2 橋梁的目標可靠度與可靠度標定 255
11.2.1 基本問題 255
11.2.2 規范比較 256
11.2.3 參數分析 257
11.2.4 標定目標可靠度 258
11.2.5 工況及參數 259
11.2.6 荷載效應比 259
11.2.7 可靠度標定流程 260
11.2.8 可靠度標定計算結果 261
參考文獻 263
第12章 臨時性結構可靠度 265
12.1 施工期臨時性結構 267
12.1.1 施工期結構形狀 267
12.1.2 主要失效模式 268
12.2 荷載和抗力概率模型 270
12.2.1 荷載概率模型 270
12.2.2 抗力概率模型 271
12.3 體系可靠度分析 275
12.3.1 體系可靠度分析方法 275
12.3.2 算例分析 275
12.3.3 討論與結果分析 278
12.4 模板支架施工風險評估 278
12.4.1 施工風險評估系統的建立 278
12.4.2 指標的權重 280
12.4.3 專家評分結果及風險評估等級 280
12.4.4 扣件式鋼管支模架評估 282
12.4.5 討論與分析 285
參考文獻 285
第13章 水工結構可靠度 287
13.1 渡槽結構可靠度 289
13.1.1 基本情況 289
13.1.2 渡槽三維有限元模型 291
13.1.3 抗裂可靠度 292
13.1.4 撓度可靠度 297
13.1.5 討論與結論 298
13.2 海塘結構可靠度 299
13.2.1 基本情況 299
13.2.2 基本方法 299
13.2.3 案例分析 302
13.2.4 討論與結論 304
參考文獻 305
第14章 邊坡結構可靠度 307
14.1 土性參數隨機場 309
14.2 土性參數的空間相關性模型 310
14.3 滑動面上隨機場局部平均計算模型 311
14.3.1 二維滑弧的平面問題 312
14.3.2 三維滑面的空間問題 314
14.4 邊坡穩定極限狀態方程 316
14.4.1 二維極限狀態方程 316
14.4.2 三維極限狀態方程 317
14.5 基于隨機場局部平均的可靠度模型 318
14.6 土性參數相關性對可靠度的影響 319
14.6.1 單一材料邊坡算例 319
14.6.2 多層材料邊坡算例 320
14.6.3 算例結果分析 321
14.7 算例 322
14.7.1 單層土坡算例 322
14.7.2 南水北調中線某渠道邊坡算例 322
參考文獻 324
第15章 施工期的人為影響分析 325
15.1 人為影響的可靠性分析 327
15.1.1 無人為影響的參數 327
15.1.2 施工中存在的人為錯誤影響 328
15.1.3 人為錯誤率與人為錯誤影響程度及其分布 328
15.1.4 施工中人為錯誤的模擬 330
15.2 算例 335
15.3 討論與結論 338
參考文獻 338
第16章 混凝土結構耐久性的路徑概率模型 339
16.1 路徑概率模型 341
16.2 多重路徑概率模型 342
16.2.1 基本概念 342
16.2.2 氯鹽侵蝕下的概率預測模型 344
16.2.3 混凝土碳化概率預測模型 344
16.2.4 碳化和氯離子共同作用下的概率預測模型 346
16.2.5 鋼筋銹蝕擴展 347
16.2.6 保護層開裂和裂縫寬度確定 348
16.2.7 銹蝕混凝土構件承載力 348
16.3 任意點的路徑概率模型 349
16.4 工程實例 351
16.4.1 氯鹽環境下的鋼筋銹蝕 351
16.4.2 碳化和氯鹽侵蝕共同作用下的鋼筋銹蝕 354
參考文獻 357
名詞索引 359
CONTENTS
Preface
List of Notation
Chapter 1 Introduction 1
1.1 An overview of the development of structural reliability theory 4
1.1.1 Reliability calculation method 4
1.1.2 Reliability analysis method of structural systems 8
1.1.3 Load and loads combination method 8
1.1.4 Engineering application
展開全部
工程結構可靠度--理論方法及其應用(精)/工程結構可靠度理論與應用學術叢書 節選
第1章 緒論 本章主要介紹了工程結構設計、評估和動力分析中存在的不確定性問題，概述了結構可靠度理論在可靠度計算方法、數值模擬方法、體系可靠度分析方法、荷載與荷載組合方法和工程應用等方面的發展狀況，給出了結構可靠度理論、分析和應用中經常遇見的基本概念，并且概括地介紹了本書的章節安排。 土木工程是建造各類土地工程設施的科學技術的統稱，是研究工程設施中結構、巖土和環境及其相互作用的技術學科。土木工程是國民經濟發展的基石。土木工程中的工業和民用建筑的承重體系，江河湖泊中的橋梁、渡槽，海洋中的防波堤、跨海大橋、海洋平臺等，是由鋼、木、磚石、混凝土及鋼筋混凝土等建造而成的構筑物，統稱為工程結構。工程結構長期承受設備、人群、車輛等使用荷載，經受風、雨、雪、日照等環境作用，以及波浪、水流、土壓力、地震等自然作用，工程結構的安全與否關系著人們生產、生活、安全與健康，關系著國家現代化的進程和人民群眾的生命財產安全。因此，工程結構物需要保證在設計使用年限內能夠承受設計的各種作用，滿足設計要求的各項使用功能，不需要過多維護而能保持自身工作性能，即要保證結構的安全性、適用性和耐久性，這三個方面構成了工程結構可靠性的基本內容[1-1~1-3]。 結構設計和使用中存在一些不確定性，這些不確定性必然會對結構抗力和荷載效應產生一定程度的影響。早期的結構設計沒有具體考慮這些不確定性的隨機性，而是用安全系數來籠統考慮不確定性對結構的影響，以安全系數作為土木工程的評價指標。實際上，安全系數和結構可靠性之間的關系并不明確，一些結構雖然具有相同的安全系數，但其可靠性水平其實并不相同。這說明安全系數的大小不能確切反映工程結構的安全程度。 結構可靠性就是確定工程結構在設計、施工、使用、維養等全壽命周期的不確定性對安全、使用和耐久的工作性能，是一門不確定性研究的學問。計算科學日益發展，不斷要求工程結構向精確化、智能化方向發展，而實際中工程結構的設計、建造模式依然存在傳統意義上的重復迭代，已遠遠不能滿足社會發展的需求。如果不考慮設計參數的不確定性，結構的精確分析所能取得的效益將被粗略的經驗性安全指標所淹沒。可見，合理考慮結構設計中參數的隨機性在工程設計中具有重要意義。結構工程既要滿足其預定功能需求，又要盡可能節約成本，這就需要研究人員重視實際工程中存在的不確定因素，并對這些信息加以分析和處理，從而用更加合理、符合實際情況的方法對結構進行科學設計，即基于結構可靠度的設計方法[1-4~1-13]。 同樣，現役結構的安全性問題也不容忽視。因為工程結構在施工和使用過程中同樣存在很多不確定性，如荷載的不確定性、環境因素的不確定性、抗力水平的不確定性、作用效應的不確定性等。這些不確定性就可能形成一些潛在的安全隱患，會導致結構破壞，發生災難性事故，不僅造成巨大的經濟損失，還威脅到人們的生命安全[1-14~1-22]。因此，對工程結構進行可靠性分析和評估也是一個迫切需要解決的問題[1-23]。 與結構不確定性相對應，結構受到的荷載及荷載效應的不確定性就更為重要。通常，工程結構所處的環境作用，如風荷載、溫度作用、地震作用和海洋環境作用都是以一些隨機作用方式來體現，而作為結構設計的環境作用和作用效應都是作為極值形式來表示，與自然界的環境作用方式相差太大。但是，作為結構設計而言，其安全度的考慮是必須的[1-24]。因此，結構所受到的環境作用效應和結構自身所具有的動力效應都構成了結構動力可靠度的范疇，這對工程結構全壽命的可靠度極為重要，必須要高度關注[1-25]。 1.1 結構可靠度理論發展概述 20世紀20年代，Mayer[1-26]將概率論和數理統計方法應用于工程結構可靠度分析。1947年，Freudenthal[1-27]發表的“The safety of structures”論文標志著可靠度在結構設計中系統研究的開始。50年代，可靠度在土木工程領域受到廣泛關注。70年代，可靠度方法在結構設計規范中的應用是可靠性研究的重點，隨后一些國家將可靠度引入相關規范，進入實際應用階段。80年代以來，對工程結構可靠度的研究上升到體系層面。目前，各國對可靠度研究的重視程度不斷提高，應用已經非常廣泛。 對結構可靠度問題的研究主要集中在以下幾方面：①對結構可靠性基本理論和相關計算方法的研究；②對結構體系可靠性相關問題的研究；③對結構在動力荷載作用下可靠性問題的研究；④對疲勞荷載作用下結構可靠性問題的研究；⑤對巖土工程中可靠性問題的研究；⑥對現役工程結構進行可靠性鑒定和評估問題的研究。 1.1.1 可靠度計算方法 結構可靠度是以概率論為理論基礎，研究的主要內容為功能函數的確定、失效模式的搜尋、失效概率的計算和隨機變量的特征統計等，計算的主要工具有有限元法、邊界元法以及隨機網絡分析技術等，計算的主要方法為數值模擬法、近似計算法、優化方法和智能分析方法等。 1. 快速積分方法 快速積分方法包括一次二階矩方法(first order reliability method，FORM)、二次二階矩方法(second order reliability method，SORM)及其他高次高階矩方法等。實際工程可靠度分析中采用較多的是FORM和SORM。 1974年，Hasofer和Lind[1-28]將極限狀態方程在驗算點展開，提出了改進的一次二階矩方法，即驗算點法。在此基礎上，Fiessler等[1-29]提出了可以考慮隨機變量實際分布的驗算點法，隨后Rackwitz-Fiessler方法被國際結構安全性聯合委員會(Joint Committee on Structural Safety，JCSS)采用，稱為JC法。以JC法的提出為標志，到20世紀80年代初期，可靠度分析的FORM發展已經比較成熟，20世紀90年代以后關于FORM的外文研究文獻很少出現。 1996年，趙國藩和王恒棟[1-30]在其提出的實用分析方法的基礎上，將相關隨機變量和廣義隨機空間聯系起來，提出廣義隨機空間概念，并進一步給出了非正態變量和相關隨機變量的處理方法。極限狀態方程對變量偏導數的計算是一次二階矩方法可靠度計算的一項重要內容，徐軍和鄭穎人[1-31]針對不便計算導數的高非線性和復雜性極限狀態方程的情況，給出了有理多項式功能函數偏導數計算方法。文獻[1-32]對Rosenblatt的變換加以分解，把相關正態分布變量經過映射變換轉變成不相關正態分布變量，然后經過正交變換轉變成獨立標準正態分布變量，推導出了一次二階矩方法的更一般、更適用的形式。 Fiessler等[1-29]首先給出了在U空間設計點二階展開，考慮失效面二階曲面效應的結構可靠度分析的SORM。隨后，Breitung[1-33]給出了一個考慮極限狀態曲面在驗算點處主曲率影響的SORM失效概率計算的漸近計算公式，該公式在可靠度分析中被廣泛采用。雖然由于國內外的學者，特別是Fiessler等[1-29]、Tvedt[1-34]、Breitung[1-35]等學者的杰出工作，SORM到20世紀90年代初期已經基本發展成熟，但此后，國內外仍然在SORM研究上取得了一些不錯的進展。 SORM中計算比較困難的是Hessian矩陣，為此der Kiureghian和de Stefano[1-36]、Zhao和Ono[1-37，1-38]采用經驗點擬合曲線擬合得到一條二次曲線，從而得到曲面的主曲率，對SORM進行了改進。李云貴等[1-39]將Laplace積分逼近理論應用于廣義隨機空間和正交隨機空間的可靠度近似計算中，該方法適用于功能函數的高次非線性。由于漸近方法用到了非線性功能函數的二階偏導數項，仍屬于二次二階矩方法；該方法計算可靠指標時以求得極限狀態方程的偏導、獲得其泰勒級數為基礎，計算精度高，但在處理一些復雜、不易求導的功能函數時就比較麻煩。 另外，1998年der Kiureghian和Dakessian[1-40]提出了針對多設計點極限狀態方程的可靠度計算方法。計算方法的計算精度和計算耗時往往是一對矛盾體，所以需要針對不同的對象選擇不同復雜程度的計算方法。1999年，Zhao和Ono[1-41]給出了一次二階矩和二次二階矩方法的適用條件。 國內外一些學者還在更高次和更高階的可靠度計算方法上進行了一些探索。Tichy[1-42]提出了一次三階矩可靠度計算方法；Zhao和Ono[1-43，1-44]利用變量階矩的正態變換提出了高階矩結構可靠度分析方法；李云貴和趙國藩[1-45]提出了計算可靠度的四階矩分析方法。 總之，二階矩方法(FORM/SORM)的發展研究已經比較成熟，國內外學者又從不同的側面對該方法進行了改進，提高了方法的適用性。由于二階矩方法計算簡便，在面對線性和弱非線性極限狀態方程時表現出良好的計算精度，在實際工程的可靠度計算中被廣泛采用。高次高階矩方法相對于二階矩方法計算比較麻煩，而且展開次數越多，使用矩的階次越高，計算也越復雜？傮w來說，沒有公認的、適用性強的簡便計算方法，且精度的改善并不十分顯著，在實際工程的可靠度分析中采用并不多。 2. 數值模擬方法 FORM/SORM等可靠度計算的快速積分方法對非線性極限狀態方程的非線性與非正態分布變量的處理還存在相當程度的近似性，在極限狀態方程非線性程度很高的情況下，誤差會更大。為了得到較精確的結構可靠度計算結果，Monte Carlo方法得到人們的重視。 Monte Carlo方法是一種以概率統計理論為基礎的數值模擬方法。該方法回避了結構可靠度分析中的數學困難，不需考慮功能函數的非線性或極限狀態曲面的復雜性，具有直觀、精確、適用性強的特點。但Monte Carlo方法模擬次數與失效概率成反比，而結構的失效概率通常很小，這使得采用直接Monte Carlo方法進行可靠度分析時需要很大的抽樣數目才能得到滿意的精度，計算效率差，很難在實際的工程結構可靠度分析中運用。為此，如何提高Monte Carlo方法的計算效率已成為該方法研究的重點。目前采用方差縮減技術來提高模擬精度，主要有對偶抽樣法、條件期望抽樣法、重要抽樣法、分層抽樣法、控制變數法和相關抽樣法等。 對于結構可靠度的計算，應用*多、*為有效、研究*活躍的方差縮減技術之一就是重要抽樣法，主要包括直接重要抽樣法、更新重要抽樣法、自適應重要抽樣法、方向重要抽樣法等[1-46]。 直接重要抽樣法中，Melchers[1-47]提出的計算模式比較具有代表性，常被其他研究者采用。該方法以N維獨立正態分布概率密度函數作為抽樣函數，以一次二階矩方法計算得到的設計點為抽樣中心點，取得了較好的效果。Hohenbichler和Rackwitz[1-48]提出了更新重要抽樣法，即以一次二階矩或二次二階矩得到的可靠指標為基礎，通過計算抽樣點在正態空間中沿β到失效面的距離，對失效概率計算結果逐步進行修正和更新。該方法與失效面的實際形態相適應，對非線性問題具有更好的適應性；同時，由于部分解析分析方法的引入，提高了計算精度。但該方法需要不斷對極限狀態方程求解，當極限狀態方程較難求解時，計算工作量較大。 Bucher[1-49]提出了根據計算抽樣中心和抽樣方差選擇自適應迭代尋找策略，建立了自適應重要抽樣法，需要的前期分析工作量較少，但初始抽驗點和抽樣方差的給定對計算收斂性的影響較大，且較難確定。1999年，Au和Beck[1-50]結合Markov鏈生成重要抽樣點，提出了一個新的重要抽樣自適應計算框架。該方法具有較好的魯棒性，對失效概率大小和極限狀態面的形狀并不敏感。 方向重要抽樣法是在球坐標系中，通過沿矢徑的方向進行隨機抽樣來分析結構可靠度，*初由Au和Beck[1-51]提出，隨后Ditlevsen等[1-52]將其引入可靠度分析中。方向
書友推薦
- >
新文學天穹兩巨星--魯迅與胡適/紅燭學術叢書(紅燭學術叢書)
- >
龍榆生：詞曲概論/大家小書
- >
月亮虎
- >
推拿
- >
月亮與六便士
- >
我從未如此眷戀人間
- >
苦雨齋序跋文-周作人自編集
- >
我與地壇
本類暢銷
